view in publisher's site
- خانه
- لیست مقالات
- چکیده
Optimizing AP and Beacon Placement in WiFi and BLE hybrid localization
Nowadays, wireless communication techniques, such as WiFi, Bluetooth low energy (BLE), etc., have been pervasive in our daily lives, and not only provide convenient data transmission services, but also enable popular indoor positioning and navigation services. The placement of wireless infrastructures like WiFi access points (APs) and BLE beacons have significant influences on the performance of localization. More importantly, since APs and beacons are probably used for both network access and localization, it is necessary to take into account both coverage and localization when deploying APs and beacons. In addition, there still exist other critical challenges, including optimizing AP and beacon placement in WiFi and BLE hybrid localization and optimizing the placement of extra APs and/or beacons in an existing wireless network, which are essentially NP-complete. This paper tackles these problems of optimizing AP and beacon placement by proposing a heuristic differential evolution algorithm based on the widely used Cramer-Rao lower bound (CRLB). To be specific, the CRLB is leveraged as a metric for localization and meanwhile a coverage degree criterion is defined as a metric for coverage, both of which are incorporated into the evaluation function of the differential evolution algorithm. Furthermore, instead of using the ideal log distance path loss (LDPL) model, the more practical Motley-Keenan model is adopted to reflect the influences of obstacles that are widespread in indoor environments. On these grounds, a software is designed and implemented based on Geotools to optimize AP and beacon placement in an interactive GUI manner. Finally, extensive simulations and field experiments are conducted, and a thorough comparison confirms the efficiency and effectiveness of the proposed algorithm.
بهینه‌سازی AP و BLE قرار دادن در مکان‌یابی هیبریدی WiFi و BLE
امروزه، تکنیک‌های ارتباطات بی‌سیم، مانند WiFi، بلوتوث با انرژی کم (BLE)و غیره، در زندگی روزمره ما فراگیر شده‌اند و نه تنها خدمات انتقال داده مناسبی را فراهم می‌کنند، بلکه خدمات موقعیت یابی داخلی و ناوبری محبوب را نیز ممکن می‌سازند.
قرار دادن زیرساخت‌های بی‌سیم مانند نقاط دسترسی WiFi (APs)و برج‌های BLE تاثیرات قابل‌توجهی بر عملکرد محلی‌سازی دارند.
مهم‌تر اینکه، از آنجا که APs و beacons احتمالا برای دسترسی و محلی‌سازی شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند، لازم است که هم پوشش و هم محلی‌سازی را هنگام استقرار APs و beacons در نظر بگیریم.
علاوه بر این، هنوز چالش‌های مهم دیگری نیز وجود دارد، از جمله بهینه‌سازی قرار دادن AP و فانوس‌دریایی در مکان‌یابی ترکیبی WiFi و BLE و بهینه‌سازی قرار دادن APs و / یا بیکون های اضافی در یک شبکه بی‌سیم موجود، که اساسا NP - کامل هستند.
این مقاله با پیشنهاد یک الگوریتم تکامل تفاضلی اکتشافی براساس حد پایین کرامر - رائو (CRLB)که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، به بررسی این مشکلات بهینه‌سازی قرار دادن AP و فانوس‌دریایی می‌پردازد.
به طور خاص، CRLB به عنوان معیاری برای محلی‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در عین حال معیار درجه پوشش به عنوان معیاری برای پوشش تعریف می‌شود، که هر دو در تابع ارزیابی الگوریتم تکامل تفاضلی گنجانده می‌شوند.
علاوه بر این، به جای استفاده از مدل کاهش مسیر فاصله لگاریتمی ایده‌آل (LDPL)، مدل عملی‌تر Motley - کینان برای انعکاس اثرات موانعی که در محیط‌های داخلی گسترده هستند، اتخاذ شده‌است.
بر این اساس، یک نرم‌افزار براساس Geotools برای بهینه‌سازی قرار دادن AP و فانوس‌دریایی در یک روش متقابل GUI طراحی و اجرا می‌شود.
در نهایت، شبیه‌سازی‌های گسترده و آزمایش‌ها می‌دانی انجام‌شده و یک مقایسه کامل کارایی و اثربخشی الگوریتم پیشنهادی را تایید می‌کند.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید